無碳能源

前言

在宇宙形成第4秒鐘，就生成了氫。無窮無盡氫的同位素在太陽系內(nèi)部的熱核反應(yīng)已經(jīng)進行了50億年，在那里，每秒鐘6萬噸氫同位素聚變?yōu)楹?，以極高的熱度，照亮了14960萬公里之外的地球——人類衍生繁殖的搖籃。宇宙中90%的原子是氫，9%的原子是氦。也許是上帝和人類開的玩笑，氫、氧和碳原子組合構(gòu)成地球上所有生命：動物、植物及其他生物。地球有純氧、純碳，卻沒有純氫。幾經(jīng)探索，最終在18世紀，人類還是認識了氫，逐漸揭開氫的神秘面紗，原來，氫就藏在占地球表面71%的水中！水中蘊藏的無窮的氫的能量令人震撼。人類的能源史伴隨著人類發(fā)展史。人類開始只是隨手撿起樹枝、落葉即可點燃火堆，驅(qū)獸、取暖、炊事。隨著時間的推移，人類發(fā)現(xiàn)了煤，只要挖出來就可使用，運輸也方便。再后來，要打井，開采石油、天然氣。核能的利用則更為復(fù)雜。就這樣能源由簡單到復(fù)雜，伴隨著世界工業(yè)、經(jīng)濟的增長。今天，人類社會已經(jīng)發(fā)展到更高階段，當溫飽問題基本解決后，才發(fā)現(xiàn)環(huán)境何其重要！世間氣候變化，究其原因是碳能源出了問題。數(shù)百年來，人類使用含碳能源，結(jié)果使得大氣中CO2含量由工業(yè)革命時期的200ppm（1ppm=10-6，即百萬分之一體積或質(zhì)量比）飆升到今天的400ppm。全球氣溫已經(jīng)普遍升高08℃，全球冰川融化、氣候反常已是不爭的事實?？茖W家指出，如果地球氣溫升高2℃，則人類將永久失去居住之地！為了生存，人類對能源提出更高的要求：不但提供能量，而且不可破壞環(huán)境。為此，有人提出低碳能源，有人提出收集和儲存CO2（稱為CCS）。其實都是權(quán)宜之計，最好的方案應(yīng)該是使用無碳能源，氫能就是最好的無碳能源。學者為了便于研究，將能源分為一次能源、二次能源、可再生能源等。按照現(xiàn)階段的定義，氫是二次能源，又叫能源載體。我想若我們考慮到太陽上的情形，考慮到太陽的能源來自氫的同位素的熱核反應(yīng)，那里的氫并不是哪個“一次能源”制造的。因此，將氫歸于二次能源值得商榷。無論如何，氫是當之無愧的能源，而且是無碳能源。應(yīng)化學工業(yè)出版社及清華大學核能與新能源技術(shù)研究院要求，編者再編著一本關(guān)于氫能的書。2005年1月出版的《氫能——21世紀的綠色能源》已經(jīng)比較全面地介紹了氫能的方方面面。本書則不打算再完全重復(fù)2005年版，而希望成為其姐妹篇，與2005年版互為補充。因此對有的部分，如氫的制備則簡略說明，而側(cè)重介紹這幾年氫能的進展，包括研發(fā)和市場化，希望讓讀者了解氫能并不是鏡中花或水中月而遙不可及，氫能已經(jīng)開始進入市場。而且，一旦啟動，則發(fā)展迅速，橫掃市場，勢不可擋。

內(nèi)容概要

本書介紹了無碳能源：太陽氫的技術(shù)和應(yīng)用，從基本概念、基本技術(shù)和應(yīng)用入手，敘述力求簡明扼要、通俗易懂。全書共分為15章，具體介紹了氫能：人類未來的清潔能源：氫從哪里來；如何存儲氫氣：將氫氣輸送給用戶；利用氫能的高效設(shè)備——燃料電池(I)低溫燃料電池；利用氫能的高效設(shè)備——燃料電池(II)高溫燃料電池：不用汽油的汽車：氫燃料電池汽車；氫內(nèi)燃機汽車：氫能加注站：家用燃料電池與家用氫能源；微型燃料電池；神奇的氫添加劑——混氫燃料：市場上的氫能源： 氫能標準；氫的安全性。    讀者對象：從事氫能利用行業(yè)的科研、技術(shù)、管理人員；高校相關(guān)專業(yè)師生可以參考使用。

作者簡介

毛宗強，男，1947年9月10日出生，江蘇淮陰人?，F(xiàn)為清華大學核能與新能源技術(shù)研究院責任教授，博士生導(dǎo)師。清華大學學士（1970）、清華大學碩士（1980），英國Bradford大學博士（1993）。自1970年起一直在清華大學核研院從事與化學工程有關(guān)的科研工作，1993年起研究氫能與燃料電池；1998起研究工作擴展到納米碳儲氫、新型制氫方法和氫能經(jīng)濟與安全、氫能標準、氫能戰(zhàn)略等。2000～2005年期間擔任中國第一個國家973氫能項目的首席科學家。已在國內(nèi)外著名刊物及會議發(fā)表160余篇文章，申請多項專利。曾獲國際氫能學會（IAHE）頒發(fā)的2006年度JulesVerne獎，中國石油和化學工業(yè)協(xié)會2006年科技進步二等獎?，F(xiàn)為中國可再生能源學會副理事長（20082013），中國可再生能源學會氫能專業(yè)委員會主任（2008-_2013），《太陽能學報》、《電源技術(shù)》、《太陽能》副主編，全國氫能標準化技術(shù)委員會副主任委員（2008—2013），全國燃料電池標準化技術(shù)委員會副主任委員（2008—2013），科技部“第三屆973計劃領(lǐng)域?qū)＜易稍兘M”能源專家（2007—2012），中華全國工商業(yè)聯(lián)合會新能源商會主任科學家（2009—2012）；聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織國際氫能技術(shù)研究中心（UNIDO—ICHET）特邀技術(shù)顧問（全球共6名），國際氫能學會（IAHE）理事會成員。2003年起至今，在清華大學開設(shè)研究生學分課“氫能工程”。2005年以來，編著的中文著作有：《氫能——21世紀的綠色能源》，化學工業(yè)出版社，北京，2005年；《燃料電池》，化學工業(yè)出版社，北京，2005年；《氫能——2l世紀的綠色能源》（繁體字改寫本），新文京開發(fā)出版股份有限公司，臺灣，2008年。

書籍目錄

1　氫能：人類未來的清潔能源　1.1　誰是下一個能源主角　1.2　成也是煤，敗也是煤　　1.2.1　工業(yè)革命的動力　　1.2.2　地球污染的根源 　　1.2.3　世界的難題，氫能的機遇 　　1.2.4　耀眼的太陽氫　　1.2.5　任重道遠的氫能 2　氫從哪里來 　2.1　水就是取之不盡的“氫礦” 　2.2　今天的工業(yè)化制氫方法　　2.2.1　以煤為原料制氫　　2.2.2　天然氣制氫　　2.2.3　重油部分氧化制造氫氣過程 　　2.2.4　水電解制造氫氣 　2.3　未來的太陽能、風能制氫 　　2.3.1　太陽能電解水制氫 　　2.3.2　太陽能熱解水制氫 　　2.3.3　太陽能熱化學制氫 　　2.3.4　太陽能光解水制氫 　　2.3.5　光合作用制氫　　2.3.6　生物制氫　　2.3.7　風力制氫 　2.4　大有前途的新方法 　　2.4.1　水煤氣?鐵法制造氫氣 　　2.4.2　甲烷(催化)裂解制造氫氣 　　2.4.3　等離子體制造氫氣過程 　　2.4.4　生物質(zhì)制氫　2.5　副產(chǎn)氫氣是寶 　2.6　天生我才必有用--每種制氫方法都有自己的用武之地 3　如何儲存氫氣　3.1　對儲氫系統(tǒng)的要求　3.2　氣氫儲存 　3.3　液氫儲存　3.4　固體氫儲存　3.5　幾種有希望近期工業(yè)化的儲氫新方法 　3.6　攀登無止4　將氫氣輸送給用戶 　4.1　氣氫輸送　4.2　液氫的輸送 　4.3　固氫輸送　4.4　有希望的氫氣輸送的其他途徑：有機物儲氫 　4.5　如何提高輸氫效率 5　利用氫能的高效設(shè)備(Ⅰ)——低溫燃料電池 　5.1　什么是燃料電池 　5.2　燃料電池原理 　5.3　幾種常見的低溫燃料電池 　　5.3.1　質(zhì)子交換膜燃料電池　　……6　利用氫能的高效設(shè)備（Ⅱ）——高溫燃料電池7　不用汽油的汽車：氫燃料電池汽車8　氫內(nèi)燃機汽車9　氫能加注站10　家用燃料電池與家用氫能源11　微型燃料電池12　神奇的氫添加劑——混氫燃料13　市場上的氫能源14　氫能標準15　安全的氫能致謝

章節(jié)摘錄

插圖：2006年10月30日英國政府公布了一份有關(guān)全球氣候變暖問題的報告，這份長達700頁的“斯特恩報告”指出，如果各國政府在未來10年內(nèi)不采取有效行動遏制溫室效應(yīng)，那么全球?qū)榇烁冻龈哌_6.98萬億美元的經(jīng)濟代價，這將超過第一次世界大戰(zhàn)、第二次世界大戰(zhàn)和20世紀30年代美國經(jīng)濟大蕭條所付出的代價。此外，冰川大量融化所導(dǎo)致的氣候變化會造成全球1／6人口嚴重缺水，409／6以上的野生物種滅絕，并造成多達兩億的“環(huán)境難民”。我們知道在人類社會中，用含碳的燃料在空氣中燃燒來產(chǎn)生熱量。燃燒的副產(chǎn)物除二氧化碳和水蒸氣外，空氣中的氮與氧反應(yīng)產(chǎn)生一氧化氮和二氧化氮氣體，通常表示為NOx。NOx是更強烈的溫室氣體，其溫室效應(yīng)是CO2的310倍。煤和石油通常含有一些硫黃，燃燒石油或煤時，會同時產(chǎn)生二氧化硫、三氧化硫等硫氧化物（表示為SOx），SOx與雨水結(jié)合形成硫酸。因此，當下雨時，雨水呈酸性，稱之為酸雨。酸雨使水域酸化，可引起魚類血液與組織失去營養(yǎng)鹽分，導(dǎo)致魚類爛腮、變形，甚至死亡。水域酸化還導(dǎo)致水生植物死亡消失，破壞各類生物間的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，造成嚴重的水域生態(tài)系統(tǒng)紊亂。酸雨還殺死水中的浮游生物，減少魚類食物來源，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)；酸雨污染河流、湖泊和地下水，直接或間接危害人體健康。

編輯推薦

《無碳能源:太陽氫》由化學工業(yè)出版社出版。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    無碳能源 PDF格式下載

---